IBM (NYSE: IBM)は、初のモジュール式クライオジェニックセルの接続と冷却に成功したことを発表し、2029年に提供予定の同社のフォールトトレラント量子コンピュータIBM Quantum Starlingに向けた重要なハードウェアの節目を完了した。ニューヨーク州ポキプシーの量子施設において、IBMは2つの箱型クライオジェニックモジュールを単一の熱環境に接合し、15ミリケルビン（-273.135℃）未満の動作温度を達成した。
従来の超伝導量子プロセッシングユニット（QPU）は、独立した円筒形の「シャンデリア」クライオスタット内に収められている。この単一チップ用の筐体は空間的な制約を課し、熱のボトルネックを生じさせ、数千本の同軸ケーブルを配線する際にキュービット間のクロストークを引き起こす。IBMのモジュール式セルアーキテクチャは、円筒形の冷凍機を、密接に横並びに設置できる矩形のアルミフレーム製クライオジェニックユニットに置き換えている。
- セル間熱シールド：セルを接合する際、量子ケーブルは共有の開口部を通して配線され、多層構造の熱シールドトンネルによって保護されることで、冷却時間を増加させることなく15ミリケルビン未満の希釈冷凍温度を維持する。
- 拡張された物理的容量：各セルは2.75立方メートルの内部真空容積と0.53平方メートルの配線用表面積を提供し、IBM Quantum System Oneの冷凍機と比較して最大12倍の配線スペースを実現する。各モジュールセルは、少なくとも2,000個の物理キュービットを収容・冷却できるように設計されている。
- 迅速な冷却特性：初期の運用試験では、デュアルモジュール構成が室温から4ケルビン（液体ヘリウム範囲）まで5日未満で冷却され、その後15ミリケルビン未満の基底温度に達することが実証された。
この箱型アーキテクチャにより、IBM独自のL-couplerテクノロジーを用いて隣接するQPU間の相互接続経路を短縮することが可能になる。2024年に初めて実証されたL-couplerは、極低温環境で動作するように設計されたメートル級の量子ケーブルであり、別々の物理チップ間での直接的な量子状態転送やエンタングリングゲートを可能にする。
今年後半、IBMはこれらのモジュールセルにIBM Quantum Nighthawkプロセッサを搭載し、システムレベルでの運用試験を開始する予定である。IBM Quantum Roadmapに基づき、同社はL-couplerを用いて複数のプロセッサを連結し、2027年までに少なくとも1,000個のプログラマブルなキュービットを備えた統合システムを構築し、これを2029年のフォールトトレラントシステムStarlingのハードウェア基盤とする計画である。
IBM Newsroomにおける公式発表はこちらから、また技術的なシステム図解はIBM Quantum Blogのこちらから確認できる。
2026年8月19日
